JPS5956775A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- JPS5956775A JPS5956775A JP57166569A JP16656982A JPS5956775A JP S5956775 A JPS5956775 A JP S5956775A JP 57166569 A JP57166569 A JP 57166569A JP 16656982 A JP16656982 A JP 16656982A JP S5956775 A JPS5956775 A JP S5956775A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「発明の技術分野」
この発明は半導体材料を主としだ太陽電池の製造に係り
、特にレーザビームの照射で製造上る方法に関する。
、特にレーザビームの照射で製造上る方法に関する。
［発明の技術的背最およびその問題点］シリコン太陽電
池を一例に挙げて説明するさ従来の製造方法は、例えば
基板にｐ型シリコンを用いる場合、表面にリンを高温で
熱拡散し，ｎｌ層を形彫｛−でｐｎ接合を゛まず形成し
、次に電極として導電性被膜を裏面では全面に、表面で
は光の入射部分を大きくとる為に格子状に形成、さらに
反射防止膜を表面に形成する工程よりなー，ている。こ
の内、ｐｎ接合を形成する為には８５０゜Ｃ以上の電気
炉による熱処理が必要であるが、この高温処理シてより
シリコン基板は熱損傷を受け、太陽電池特性に極めて重
要な因子である基板中の少数キャリアライフタイムを著
しく低下させ、十分な効率の向上が望めなかった。
池を一例に挙げて説明するさ従来の製造方法は、例えば
基板にｐ型シリコンを用いる場合、表面にリンを高温で
熱拡散し，ｎｌ層を形彫｛−でｐｎ接合を゛まず形成し
、次に電極として導電性被膜を裏面では全面に、表面で
は光の入射部分を大きくとる為に格子状に形成、さらに
反射防止膜を表面に形成する工程よりなー，ている。こ
の内、ｐｎ接合を形成する為には８５０゜Ｃ以上の電気
炉による熱処理が必要であるが、この高温処理シてより
シリコン基板は熱損傷を受け、太陽電池特性に極めて重
要な因子である基板中の少数キャリアライフタイムを著
しく低下させ、十分な効率の向上が望めなかった。
また別の方法ではｒｋ拡１１ｋによらずに接合を形成す
る技術としてイオン注入法による不純物のシリコン基板
への打ち１Δみが研究されている。この方法によれげシ
リコン基板中の少数キャリア・ライフタイムの低下は少
４いと考えられるが、実際にはイオン注入層の結晶性が
乱れると吉と、注入、されたイオンが十分に活用されて
いない為に太陽電池のｌｌ？性が悪く、・通常注入後に
アニールを行って前記の諸欠陥を改善することが行われ
ている６、この方法に訃いても７１１気炉によるアニー
ルが必要、ムされるため、少数キャリアのライフタイム
の低下があり、太陽′電池の効率を下げていた。そのう
え、イオン注入装置１￥は大がかりで高価でウニ・・処
理埼も小さく、安価な太陽電池生産にＯづ、適し２てい
ない１、 このように、１？、電炉アニール（てより、不純物を拡
敞又（ｒｆ−７二−ルする方Ｅではシリコン２′、シ板
も含めたウニ・・全体を１０００“Ｃ程度の高腐にぜね
ばならずンリフンキ仮中の少数キャリアのライフタイム
が帆理前の半分以下に低下していた。このため太陽電池
の高効率化が困難であった。さらに、電気炉でのアニー
ルでは、２０分程度の処理時間がかかり省エネルギーの
曳から不利である。
る技術としてイオン注入法による不純物のシリコン基板
への打ち１Δみが研究されている。この方法によれげシ
リコン基板中の少数キャリア・ライフタイムの低下は少
４いと考えられるが、実際にはイオン注入層の結晶性が
乱れると吉と、注入、されたイオンが十分に活用されて
いない為に太陽電池のｌｌ？性が悪く、・通常注入後に
アニールを行って前記の諸欠陥を改善することが行われ
ている６、この方法に訃いても７１１気炉によるアニー
ルが必要、ムされるため、少数キャリアのライフタイム
の低下があり、太陽′電池の効率を下げていた。そのう
え、イオン注入装置１￥は大がかりで高価でウニ・・処
理埼も小さく、安価な太陽電池生産にＯづ、適し２てい
ない１、 このように、１？、電炉アニール（てより、不純物を拡
敞又（ｒｆ−７二−ルする方Ｅではシリコン２′、シ板
も含めたウニ・・全体を１０００“Ｃ程度の高腐にぜね
ばならずンリフンキ仮中の少数キャリアのライフタイム
が帆理前の半分以下に低下していた。このため太陽電池
の高効率化が困難であった。さらに、電気炉でのアニー
ルでは、２０分程度の処理時間がかかり省エネルギーの
曳から不利である。
［発明の目的コ
本発明は前記従来の欠徹を除き、レーリ′−ビームによ
る局所加熱を有効（て活用して、半導体茫板中の少数キ
ャリアライフタイムを低−Ｆさせるこみなく、接合を形
成し、効率の向上と低価格化を図った太陽電池の製造方
法を提供することを目的としている。
る局所加熱を有効（て活用して、半導体茫板中の少数キ
ャリアライフタイムを低−Ｆさせるこみなく、接合を形
成し、効率の向上と低価格化を図った太陽電池の製造方
法を提供することを目的としている。
「発明の概要−ｊ
半２．７体基板上にボロン、リン等の不純物を含有する
酸化シリコンの薄膜層を形成し基板に透過１〈にのレー
ザビームで上記薄膜層を加熱照射し、で、たとえば薄膜
層に含呼れる不純物を基板に拡散してＰＮ接合を形成す
るようにしたものである。
酸化シリコンの薄膜層を形成し基板に透過１〈にのレー
ザビームで上記薄膜層を加熱照射し、で、たとえば薄膜
層に含呼れる不純物を基板に拡散してＰＮ接合を形成す
るようにしたものである。
［発明の実施例］
この発明の実施例を単結晶シリコン基板を主体にした場
合を例にきり添付図面を際胛して説明する。
合を例にきり添付図面を際胛して説明する。
第１図乃至ｉＫ ３図において、（１）は面方（ｓ”Ｌ
（１００）、厚さ２００μｉｎ、比抵抗１０Ｑ・（Ｗ
Ｌのボロ７ドーブの片面（鏡面仕トげしｉｔ Ｐ形の／
リコンｔ）１４結晶基板（以Ｆ’弔に基板吉いう）であ
るっ上記ヤＩ！面仕上げ１０１にシラノ、ｎ−９素、ホ
スフィノの混合ガスの熱分解ヲ利用ｊ〜；７、ｃ ｖ
＋）（ケミカル・ベーパ・デボ／ジョン）法によ−、て
リンに含んだ酸化シリコン層、いわゆるＰＳＣＮ１％（
フォスファ・シリケート・グラス）（２）を４０（’１
０λ〜８０００ス堆積させる０、次に一ヒ記ＰＳＧ膜（
２）の全面に対し炭酸ガスレーリｆ光Ｃ′（）を照射す
る。ここで、炭酸ガスレーザ光（３）にした理由はその
発振波長にある。た表えばその一つであるｊｏ、ｆｉμ
ｍの波長に対しては、基板（１）の吸収係ｐｅａ ｔよ
〜ＪＯｃｒｎ ’であるのに対し、ｐ Ｓｏ＋１ｒＨ２
）のそれは〜１０ 口ではるかに大きな係数である。
（１００）、厚さ２００μｉｎ、比抵抗１０Ｑ・（Ｗ
Ｌのボロ７ドーブの片面（鏡面仕トげしｉｔ Ｐ形の／
リコンｔ）１４結晶基板（以Ｆ’弔に基板吉いう）であ
るっ上記ヤＩ！面仕上げ１０１にシラノ、ｎ−９素、ホ
スフィノの混合ガスの熱分解ヲ利用ｊ〜；７、ｃ ｖ
＋）（ケミカル・ベーパ・デボ／ジョン）法によ−、て
リンに含んだ酸化シリコン層、いわゆるＰＳＣＮ１％（
フォスファ・シリケート・グラス）（２）を４０（’１
０λ〜８０００ス堆積させる０、次に一ヒ記ＰＳＧ膜（
２）の全面に対し炭酸ガスレーリｆ光Ｃ′（）を照射す
る。ここで、炭酸ガスレーザ光（３）にした理由はその
発振波長にある。た表えばその一つであるｊｏ、ｆｉμ
ｍの波長に対しては、基板（１）の吸収係ｐｅａ ｔよ
〜ＪＯｃｒｎ ’であるのに対し、ｐ Ｓｏ＋１ｒＨ２
）のそれは〜１０ 口ではるかに大きな係数である。
したがって、炭酸ガスレーザ）Ｙ： （３）の大部分は
Ｐ Ｓ Ｇ １．ｌ守（２）に吸収され、ＰＳＧＩ漢（
２）さこれに接する基板（１）の表面層のみが有効に加
熱され、不純物が拡散される。−１さらに炭酸ガスレー
ザの発振波長を１０．６μｍから９．３μｍ付近にする
み、ｐ ｓ ａ ＩＦ−ｉ （２Ｊのｌ ｓｉ６ ｊの
伸縮振動にもみずく吸収があるたＶ）、吸収係数が約゛
３倍大きくなり、さらに有効に加熱される。
Ｐ Ｓ Ｇ １．ｌ守（２）に吸収され、ＰＳＧＩ漢（
２）さこれに接する基板（１）の表面層のみが有効に加
熱され、不純物が拡散される。−１さらに炭酸ガスレー
ザの発振波長を１０．６μｍから９．３μｍ付近にする
み、ｐ ｓ ａ ＩＦ−ｉ （２Ｊのｌ ｓｉ６ ｊの
伸縮振動にもみずく吸収があるたＶ）、吸収係数が約゛
３倍大きくなり、さらに有効に加熱される。
ｉ’ Ｓ Ｇ膜（２）とこれに接する基板の表面層のみ
を選択的に加熱し浅い接合を形成することを考慮すると
、ビークパワーが大きく咋たパルス幅が短かくさらに大
面積ビームが得られるＴ Ｅ Ａ （Ｔｒａｎｓｖｅｒ
ｓｅｌｙＥｘｃｉ ｔ＋、４ 、Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉ
ｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）炭酸ガス１／−ザが適している
。炭酸ガスレーザ）’ｆ； （３）の照射方法は第２図
（ａ）および（１））に示すように、ｐ ５ｏｌｌＪ（
２）の表面側から照射するようにしても、まだ基板（１
）を通しＰｓｏｔｔｇ（２）の裏面側へ照射するように
してもよい。
を選択的に加熱し浅い接合を形成することを考慮すると
、ビークパワーが大きく咋たパルス幅が短かくさらに大
面積ビームが得られるＴ Ｅ Ａ （Ｔｒａｎｓｖｅｒ
ｓｅｌｙＥｘｃｉ ｔ＋、４ 、Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉ
ｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）炭酸ガス１／−ザが適している
。炭酸ガスレーザ）’ｆ； （３）の照射方法は第２図
（ａ）および（１））に示すように、ｐ ５ｏｌｌＪ（
２）の表面側から照射するようにしても、まだ基板（１
）を通しＰｓｏｔｔｇ（２）の裏面側へ照射するように
してもよい。
上記いずれの方法でもｐ ｓ Ｇ Ｉｌｉ （２）に炭
酸ガスレーザ光が吸収され温度上昇する。ＰＳＧ膜（２
）の加熱でこのｐ ｓ Ｇ ＩＩＭ （２）中のリンが
基板（１）に拡散しｎ形層が形成される。その後、Ｐ
Ｓ Ｇ ；Ｉｆｆ （２１を除去し、第３図に示すよう
にリンの拡散側（４）にはＴｉ／Ｐｄ／Ａｇの三層より
なるグリッド１毘極（！、５ ａ）を、拡散１［旧４）
と反対側の基被（１）の裏面側には同様にｐ ：／ｐｃ
Ｉ／Ａｇの三層電極（５ｈ）を全面に形成することＧこ
より太陽′心地にすることができる。
酸ガスレーザ光が吸収され温度上昇する。ＰＳＧ膜（２
）の加熱でこのｐ ｓ Ｇ ＩＩＭ （２）中のリンが
基板（１）に拡散しｎ形層が形成される。その後、Ｐ
Ｓ Ｇ ；Ｉｆｆ （２１を除去し、第３図に示すよう
にリンの拡散側（４）にはＴｉ／Ｐｄ／Ａｇの三層より
なるグリッド１毘極（！、５ ａ）を、拡散１［旧４）
と反対側の基被（１）の裏面側には同様にｐ ：／ｐｃ
Ｉ／Ａｇの三層電極（５ｈ）を全面に形成することＧこ
より太陽′心地にすることができる。
なお、表１１ｎのグリッド電、ｌｉ （４）の上には五
酸化タンタル膜よりなる反射防上ｒｖ＜ （６）をスパ
ックリング法により約７００ Ａの厚さで形成し、太陽
ａ池の変換効率の向上をはかってもよい。
酸化タンタル膜よりなる反射防上ｒｖ＜ （６）をスパ
ックリング法により約７００ Ａの厚さで形成し、太陽
ａ池の変換効率の向上をはかってもよい。
ｉｋ、拡ｆｔｋ不純物吉してリンでなくボロンを含んだ
不純物層を１３８Ｇ膜としてもよい。ＢＳ （） 、＠
の場合、波長１０．７／＋ｍにも吸収ピークがあるため
発振波Ｊそが１０．６μ【ｎの炭１゛旨ガスレーザでも
十分である。
不純物層を１３８Ｇ膜としてもよい。ＢＳ （） 、＠
の場合、波長１０．７／＋ｍにも吸収ピークがあるため
発振波Ｊそが１０．６μ【ｎの炭１゛旨ガスレーザでも
十分である。
たとえばＰ形７リコン基板の表面に計の接合を形成し、
その基板の小面にＢ Ｓ （１膜をＪｆ４＝、積を什、
ぞのトから炭酸ガスレーザ）穎を照射し１、ボロー／の
高濃度層をつくり、裏面１石、１１Ｙ（バック・→）−
フィスフィールド）、いわゆるＢ ｓＦの形成下１．２
にも利用できろ。
その基板の小面にＢ Ｓ （１膜をＪｆ４＝、積を什、
ぞのトから炭酸ガスレーザ）穎を照射し１、ボロー／の
高濃度層をつくり、裏面１石、１１Ｙ（バック・→）−
フィスフィールド）、いわゆるＢ ｓＦの形成下１．２
にも利用できろ。
さらに炭酸ガスレーザの照射に当っては、レーザのパル
ス幅が短かい方がシリコン基板の内部を溶融させずにレ
ーザ１吸収層（Ｉ’ Ｓ Ｇ）１％ 、 Ｂ Ｓ Ｇ１
１ｄ）とのその近傍層のみを加熱または溶融し基板内部
の少数キャリアの寿命の低下ケ防＋Ｌ ＬでＰＮ接合が
できる。このため、＋ｒ ｇ Ａ炭酸ガスレーザや。
ス幅が短かい方がシリコン基板の内部を溶融させずにレ
ーザ１吸収層（Ｉ’ Ｓ Ｇ）１％ 、 Ｂ Ｓ Ｇ１
１ｄ）とのその近傍層のみを加熱または溶融し基板内部
の少数キャリアの寿命の低下ケ防＋Ｌ ＬでＰＮ接合が
できる。このため、＋ｒ ｇ Ａ炭酸ガスレーザや。
スイッチパルス炭酸ガスなどのよう（てｇｋｌｏ ＋
ｌ １７Ｊ）のパルス幅のレーザのほうが、ＣＸ・■レ
ーザやミリ秒オーダのパルス炭酸ガスレーザなどよりも
高い変換効率の太陽電池が実験の結果１ｎられた。
ｌ １７Ｊ）のパルス幅のレーザのほうが、ＣＸ・■レ
ーザやミリ秒オーダのパルス炭酸ガスレーザなどよりも
高い変換効率の太陽電池が実験の結果１ｎられた。
１’ ＥＡ炭酸ガスレーザの照射条件の一例としては、
シリコン基板上で照射パワー密度が８〜」６゛工／。、
、ｄ １パルス１咄が５０〜１００−１−１秒の条件で
かつ一発のパルスで大面債照射した結果九屯変換効率の
高い太陽′Ｆス池ができた。
シリコン基板上で照射パワー密度が８〜」６゛工／。、
、ｄ １パルス１咄が５０〜１００−１−１秒の条件で
かつ一発のパルスで大面債照射した結果九屯変換効率の
高い太陽′Ｆス池ができた。
［発明の効果］
以上説明したように、接合の形成に電気灯による高温処
理のようにシリコン基板全体の温度上昇しないで、短時
間の炭酸ガスレーザ光照射ではシリコン基板内部の温度
上昇は小さい！ｊまＰＮＮ金合金短時間形成でき、この
だめ／リコノ基板の少数キャリア寿命時間の低下が殆ん
どなく高効率の太陽電池を得ることができた。またＴ
Ｅ Ａ炭酸ガスレーザビームの大きさは７５ ｍｍ径、
１ＱＱｙ＋Ｊｌのものが実現できるため、１パルスもし
くは数パルスのレーザビーム照射によ−１て構板金面に
接合を形成でき、／Ｊ、ｌ、理１１１：を増大でｐる。
理のようにシリコン基板全体の温度上昇しないで、短時
間の炭酸ガスレーザ光照射ではシリコン基板内部の温度
上昇は小さい！ｊまＰＮＮ金合金短時間形成でき、この
だめ／リコノ基板の少数キャリア寿命時間の低下が殆ん
どなく高効率の太陽電池を得ることができた。またＴ
Ｅ Ａ炭酸ガスレーザビームの大きさは７５ ｍｍ径、
１ＱＱｙ＋Ｊｌのものが実現できるため、１パルスもし
くは数パルスのレーザビーム照射によ−１て構板金面に
接合を形成でき、／Ｊ、ｌ、理１１１：を増大でｐる。
さら（て、’］’ Ｅ Ａ Ｒ％ガスレーザは約１０係
の発据７．＜）Ｊ率がｆ斗られこの１直は他し−リ゛に
化べてｉＨ％ｉいので、エネルギの利用効率の向トがｔ
ｒｊかれる利点がある１、
の発据７．＜）Ｊ率がｆ斗られこの１直は他し−リ゛に
化べてｉＨ％ｉいので、エネルギの利用効率の向トがｔ
ｒｊかれる利点がある１、
１社１図乃至、官３図（・すこの発明の一実０１目例を
説明するだめの図である、 （１）・・・小結晶シリコン周板、（２）・・・ＰＳＧ
ｎり、１、（）・・・炭酸ガスレーリ′光、 （４）・
・拡散側。 第１図 策２０ （ａ、） 弔 ３図 ゝ−−ｆｂ
説明するだめの図である、 （１）・・・小結晶シリコン周板、（２）・・・ＰＳＧ
ｎり、１、（）・・・炭酸ガスレーリ′光、 （４）・
・拡散側。 第１図 策２０ （ａ、） 弔 ３図 ゝ−−ｆｂ
Claims (3)
- （１）半導体基板上に不純物を含有する酸化シリコンの
８り膜層を形成する工程と、上記基板には透過性でかつ
上記薄膜層には光吸収するレージ“ビームで上記薄膜層
を加熱照射する工程とをｆｍｉえる太陽電池の製造方法
において、レーザビームの照射は薄膜層に含まれる不純
物を基板に拡散してＰ Ｎ接合全形成さ研ることを特徴
とする太１ｃｉ’Ｋ １ｔｌｌの製造方法。 - （２）薄膜層に含まれる不純物は基板に対して同一もＬ
＜は嚢なる導’Ｉｉｎ、ｌ二形成でル吉を特徴とする
特許 法。 - （３）薄膜層は直接もしくは基板を通して全面レーザビ
ーム照射されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の太陽電池の製造方法。 のいずれか÷やじ記載の大１１９ｍ池の１“１造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166569A JPS5956775A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57166569A JPS5956775A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5956775A true JPS5956775A (ja) | 1984-04-02 |
Family
ID=15833688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57166569A Pending JPS5956775A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5956775A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013519224A (ja) * | 2010-02-03 | 2013-05-23 | リモ パテントフェルヴァルトゥング ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲー | 太陽電池セル、特に結晶または多結晶シリコン太陽電池セルのディスク状基板材料を熱処理するための方法および装置 |
| US9112068B2 (en) | 2012-10-05 | 2015-08-18 | International Business Machines Corporation | Laser doping of crystalline semiconductors using a dopant-containing amorphous silicon stack for dopant source and passivation |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP57166569A patent/JPS5956775A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013519224A (ja) * | 2010-02-03 | 2013-05-23 | リモ パテントフェルヴァルトゥング ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲー | 太陽電池セル、特に結晶または多結晶シリコン太陽電池セルのディスク状基板材料を熱処理するための方法および装置 |
| US9112068B2 (en) | 2012-10-05 | 2015-08-18 | International Business Machines Corporation | Laser doping of crystalline semiconductors using a dopant-containing amorphous silicon stack for dopant source and passivation |
| US10043923B2 (en) | 2012-10-05 | 2018-08-07 | Globalfoundries Inc. | Laser doping of crystalline semiconductors using a dopant-containing amorphous silicon stack for dopant source and passivation |
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